WO2011078521A2 - 후면전계형 이종접합 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

후면전계형 이종접합 태양전지 및 그 제조방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a back-field heterojunction solar cell and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a back-field heterojunction solar cell which can maximize photoelectric conversion efficiency of a solar cell by combining a heterojunction solar cell and a back-field solar cell.
  • a battery and a method of manufacturing the same are examples of a back-field heterojunction solar cell and a method for manufacturing the same.
  • a solar cell is a key element of photovoltaic power generation that converts sunlight directly into electricity, and is basically a diode composed of a p-n junction.
  • photovoltaic power is generated between the pn junctions, and when a load or a system is connected to both ends of the solar cell, current flows to generate power.
  • a general solar cell has a structure in which a front electrode and a rear electrode are provided at the front and the rear, respectively.
  • the front electrode is provided on the front surface of the light receiving surface, the light receiving area is reduced by the area of the front electrode.
  • a rear field type solar cell has been proposed.
  • the back-field solar cell is characterized by maximizing the light receiving area of the solar cell by providing a (+) electrode and a (-) electrode on the back of the solar cell.
  • the solar cell may be referred to as a diode consisting of a p-n junction, which consists of a junction structure of a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer.
  • p-type impurity ions are implanted into a p-type substrate to form a p-type semiconductor layer (or vice versa) to implement a p-n junction.
  • a semiconductor layer in which impurity ions are inevitably required is required.
  • the charge generated by the photoelectric conversion is collected and recombined at interstitial sites or substitutional sites existing in the semiconductor layer of the solar cell during movement, which is caused by the photovoltaic of the solar cell. Adversely affect the conversion efficiency.
  • a so-called hetero-junction solar cell having an intrinsic layer between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer has been proposed. The recombination rate can be lowered.
  • An object of the present invention is to provide a back-field heterojunction solar cell and a method of manufacturing the same, which can maximize the photoelectric conversion efficiency of the solar cell by combining a heterojunction solar cell and a back-field solar cell.
  • a back-field type heterojunction solar cell includes a crystalline silicon substrate of a first conductivity type, a semiconductor layer of a first conductivity type provided in an upper layer of the substrate, and a front surface of the substrate.
  • the antireflection film, the intrinsic layer provided on the back surface of the substrate, the amorphous semiconductor layer of the first conductivity type, the amorphous semiconductor layer of the second conductivity type, and the first conductivity type A first conductive electrode and a second conductive electrode are provided on the amorphous semiconductor layer and the second conductive amorphous semiconductor layer, respectively.
  • a method of manufacturing a back-side field heterojunction solar cell includes preparing a crystalline silicon substrate of a first conductivity type, forming a semiconductor layer of a first conductivity type on an upper layer of the substrate, and a rear surface of the substrate. Forming an intrinsic layer on the substrate, forming an amorphous semiconductor layer of a first conductivity type and an amorphous semiconductor layer of a second conductivity type disposed alternately on the intrinsic layer, and an amorphous semiconductor layer of the first conductivity type And forming a first conductivity type electrode and a second conductivity type electrode on the and second conductivity type amorphous semiconductor layers, respectively.
  • the forming of the first conductive amorphous semiconductor layer and the second conductive amorphous semiconductor layer may include stacking an amorphous silicon layer on the intrinsic layer and a shadow exposing a first region of the amorphous silicon layer.
  • the method may further include forming a seed layer on the p-type amorphous semiconductor layer and the n-type amorphous semiconductor layer before forming the first conductivity type electrode and the second conductivity type electrode, wherein the seed layer and the first conductivity are formed.
  • the type electrode and the second conductivity type electrode may be formed through an electrolytic plating or an electroless plating method.
  • a back field type heterojunction solar cell and a method of manufacturing the same according to the present invention have the following effects.
  • both the (+) and (-) electrodes are provided on the rear of the solar cell, the light receiving area can be maximized, and since the intrinsic layer which is not implanted with impurity ions is provided, the recombination rate of the carrier is minimized, It is possible to improve the photoelectric conversion efficiency.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a back-field electric heterojunction solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a backside field heterojunction solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a back field-type heterojunction solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • a back-field heterojunction solar cell includes a crystalline silicon substrate 101 of a first conductivity type.
  • the first conductivity type may be p-type or n-type
  • the second conductivity type is the opposite of the first conductivity type.
  • the first conductive type is n-type and the second conductive type is p-type.
  • an intrinsic layer 104 made of an amorphous silicon material into which impurity ions are not implanted is provided, and a p-type amorphous semiconductor layer is formed on the intrinsic layer 104.
  • 106 (p) and the n-type amorphous semiconductor layer 107 (n) are alternately arranged.
  • the p-type amorphous semiconductor layer 106 and the n-type amorphous semiconductor layer 107 are provided with a p electrode 110 and an n electrode 111 connected to an external circuit, respectively.
  • a seed layer 109 may be further provided between the p-type amorphous semiconductor layer 106 and the p electrode 110 and between the n-type amorphous semiconductor layer 107 and the n electrode 111, respectively.
  • the seed layer 109 serves to reduce the contact resistance between the amorphous semiconductor layer and the electrode and to reduce the specific resistance of the p electrode 110 and the n electrode 111.
  • the p electrode 110 and the n electrode 111 may be made of copper (Cu), nickel (Ni), tin, or the like, and the seed layer 109 may be made of aluminum (Al).
  • an n-type semiconductor layer 103 is provided on the n-type substrate 101, and the n-type semiconductor layer 103 may be formed by implanting and diffusing n-type impurity ions on the substrate 101. have.
  • an anti-reflection film 108 made of silicon nitride is formed on the entire surface of the substrate 101.
  • 2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a back field heterojunction solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • a first conductivity type for example, n-type crystalline silicon substrate 101 is prepared. Then, a texturing process is performed such that the unevenness 102 is formed on the surface of the substrate 101.
  • the texturing process is for maximizing light absorption, and may be performed using a dry etching method such as wet etching or reactive ion etching.
  • the diffusion process is performed to form n-type semiconductor layers 103 (n +) on the n-type substrate 101.
  • the silicon substrates 101 and 301 are provided in a chamber and a gas (for example, POCl 3 ) containing n-type impurity ions is supplied into the chamber so that phosphorus (P) ions are diffused. do.
  • a gas for example, POCl 3
  • n-type impurity ions may be ion implanted into the upper portion of the substrate 101 to form the n-type semiconductor layer 103.
  • an intrinsic layer of amorphous silicon material 104 is laminated on the rear surface of the substrate 101 as shown in FIG. 2B. do.
  • the intrinsic layer 104 is not implanted with impurity ions, and may be formed using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).
  • p-type amorphous semiconductor layers 106 (p) and n-type amorphous semiconductor layers 107 (n) are formed on the intrinsic layer 104.
  • an amorphous silicon layer 105 is laminated on the intrinsic layer 104.
  • the shadow mask 120 is positioned at a predetermined distance from the amorphous silicon layer 105 to selectively expose the amorphous silicon layer 105 at the portion where the p-type amorphous semiconductor layer 106 is to be formed.
  • the p-type impurity ions are implanted into the exposed amorphous silicon layer 105 to form the p-type amorphous semiconductor layer 106. Subsequently, as shown in FIG.
  • the shadow mask 130 selectively exposes the amorphous silicon layer 105 at the portion where the n-type amorphous semiconductor layer 107 is to be formed at a predetermined distance from the amorphous silicon layer 105. ), And then n-type impurity ions are implanted into the exposed amorphous silicon layer 105 to form the p-type amorphous semiconductor layer 106.
  • the p-type amorphous semiconductor layer 106 and the n-type amorphous semiconductor layer 107 may be formed to be alternately arranged.
  • an antireflection film 108 is formed on the entire surface of the substrate 101 as shown in FIG. 2D. Then, a plating mask is formed on the rear surface of the substrate 101. The plating mask selectively exposes a region in which the p-type amorphous semiconductor layer 106 and the n-type amorphous semiconductor layer 107 are provided.
  • the seed layer 109 is formed on the p-type amorphous semiconductor layer 106 and the n-type amorphous semiconductor layer 107 by electrolytic plating or electroless plating. Subsequently, when the p-electrode 110 and the n-electrode 111 are formed on the seed layer 109 through the plating process, the method of manufacturing the backside field-type heterojunction solar cell according to the embodiment of the present invention is completed. In this case, the seed layer 109 and the electrode may be formed by using physical vapor deposition in addition to the plating process.
  • the seed layer 109 material and the electrode material are sequentially stacked on the back surface of the substrate 101 by physical vapor deposition such as sputtering, and then selectively patterned to seed the layer 109 and the p electrode. 110 and n electrode 111 may be formed.
  • both the (+) and (-) electrodes are provided on the rear of the solar cell, the light receiving area can be maximized, and since the intrinsic layer which is not implanted with impurity ions is provided, the recombination rate of the carrier is minimized, It is possible to improve the photoelectric conversion efficiency.

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Abstract

본 발명에 따른 후면전계형 이종접합 태양전지는 제 1 도전형의 결정질 실리콘 기판과, 상기 기판의 상층부에 구비된 제 1 도전형의 반도체층과, 상기 기판 전면 상에 구비된 반사방지막과, 상기 기판 후면 상에 구비된 진성층과, 상기 진성층 상에 교번하여 반복 배치되는 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층 및 상기 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층 상에 각각 구비되는 제 1 도전형 전극과 제 2 도전형 전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

후면전계형 이종접합 태양전지 및 그 제조방법
본 발명은 후면전계형 이종접합 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이종접합형 태양전지와 후면전계형 태양전지를 접목시켜 태양전지의 광전변환효율을 극대화시킬 수 있는 후면전계형 이종접합 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(diode)라 할 수 있다. 태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 태양전지의 p-n 접합부에 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생되며, 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있게 된다.
일반적인 태양전지는 전면과 후면에 각각 전면전극과 후면전극이 구비되는 구조를 갖는다. 수광면인 전면에 전면전극이 구비됨에 따라, 전면전극의 면적만큼 수광면적이 줄어들게 된다. 이와 같은 수광면적이 축소되는 문제를 해결하기 위해 후면전계형 태양전지가 제안되었다. 후면전계형 태양전지는 태양전지의 후면 상에 (+)전극과 (-)전극을 구비시켜 태양전지 전면의 수광면적을 극대화하는 것을 특징으로 한다.
한편, 전술한 바와 같이 태양전지는 p-n 접합으로 이루어진 다이오드라 할 수 있는데, 이는 p형 반도체층과 n형 반도체층의 접합 구조로 이루어진다. 통상, p형 기판에 p형 불순물 이온을 주입하여 p형 반도체층을 형성하여(또는 그 반대) p-n 접합을 구현한다. 이와 같이, 태양전지의 p-n 접합을 구성하기 위해서는 필연적으로 불순물 이온이 주입된 반도체층이 요구된다.
그러나, 광전변환에 의해 생성된 전하가 이동 중에 태양전지의 반도체층에 존재하는 침입형 사이트(interstitial sites) 또는 대체형 사이트(substitutional sites)에 포집되어 재결합되는 경우가 발생하며, 이는 태양전지의 광전변환효율에 악영향을 끼친다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에 진성층(intrinsic layer)을 구비시키는 이른바, 이종접합형(hetero-junction) 태양전지가 제시되었으며 이를 통해 캐리어(carrier)의 재결합률을 저하시킬 수 있다.
본 발명은 이종접합형 태양전지와 후면전계형 태양전지를 접목시켜 태양전지의 광전변환효율을 극대화시킬 수 있는 후면전계형 이종접합 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 후면전계형 이종접합 태양전지는 제 1 도전형의 결정질 실리콘 기판과, 상기 기판의 상층부에 구비된 제 1 도전형의 반도체층과, 상기 기판 전면 상에 구비된 반사방지막과, 상기 기판 후면 상에 구비된 진성층과, 상기 진성층 상에 교번하여 반복 배치되는 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층 및 상기 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층 상에 각각 구비되는 제 1 도전형 전극과 제 2 도전형 전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 후면전계형 이종접합 태양전지의 제조방법은 제 1 도전형의 결정질 실리콘 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판의 상층부에 제 1 도전형의 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 기판의 후면 상에 진성층을 형성하는 단계와, 상기 진성층 상에 교번, 배치되는 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층을 형성하는 단계 및 상기 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층 상에 각각 제 1 도전형 전극과 제 2 도전형 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층을 형성하는 단계는, 상기 진성층 상에 비정질 실리콘층을 적층하는 과정과, 상기 비정질 실리콘층의 제 1 영역을 노출시키는 새도우 마스크를 이용하여 상기 비정질 실리콘층의 제 1 영역에 제 1 도전형의 불순물 이온을 주입하여 제 1 도전형의 비정질 반도체층을 형성하는 과정과, 상기 비정질 실리콘층의 제 2 영역을 노출시키는 새도우 마스크를 이용하여 상기 비정질 실리콘층의 제 2 영역에 제 2 도전형의 불순물 이온을 주입하여 제 2 도전형의 비정질 반도체층을 형성하는 과정과, 상기 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층 사이의 불순물 이온이 주입되지 않은 비정질 실리콘층을 제거하는 과정을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 1 도전형 전극과 제 2 도전형 전극의 형성 전에, 상기 p형 비정질 반도체층 및 n형 비정질 반도체층 상에 시드층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 시드층, 제 1 도전형 전극 및 제 2 도전형 전극은 전해 도금 또는 비전해 도금 방법을 통해 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 후면전계형 이종접합 태양전지 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
태양전지의 후면 상에 (+) 전극과 (-) 전극이 모두 구비됨에 따라 수광면적을 극대화할 수 있으며, 불순물 이온이 주입되지 않은 진성층이 구비됨으로 인해 캐리어의 재결합률을 최소화하여 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전계형 이종접합 태양전지의 단면도.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전계형 이종접합 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전계형 이종접합 태양전지 및 그 제조방법을 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전계형 이종접합 태양전지의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전계형 이종접합 태양전지는 제 1 도전형의 결정질 실리콘 기판(101)을 구비한다. 상기 제 1 도전형은 p형 또는 n형일 수 있으며, 제 2 도전형은 제 1 도전형의 반대이다. 이하의 설명에서는 제 1 도전형이 n형, 제 2 도전형이 p형인 것을 중심으로 설명하기로 한다.
상기 n형 기판(101)(n-)의 후면 상에는 불순물 이온이 주입되지 않은 비정질 실리콘 재질의 진성층(104)(intrinsic layer)이 구비되며, 상기 진성층(104) 상에는 p형 비정질 반도체층(106)(p)과 n형 비정질 반도체층(107)(n)이 교번하여 배치된다. 또한, 상기 p형 비정질 반도체층(106)과 n형 비정질 반도체층(107) 상에는 각각 외부 회로와 연결되는 p 전극(110), n 전극(111)이 구비된다. 이 때, 상기 p형 비정질 반도체층(106)과 p 전극(110) 사이, n형 비정질 반도체층(107)과 n 전극(111) 사이에 각각 시드층(109)이 더 구비될 수 있으며, 상기 시드층(109)은 비정질 반도체층과 전극 사이의 접촉 저항을 줄임과 함께 p 전극(110)과 n 전극(111)의 비저항을 감소시키는 역할을 한다. 상기 p 전극(110)과 n 전극(111)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석 등으로 구성될 수 있고, 상기 시드층(109)은 알루미늄(Al) 등으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 n형 기판(101) 상부에는 n형 반도체층(103)이 구비되는데, 상기 n형 반도체층(103)은 상기 기판(101) 상부에 n형 불순물 이온을 주입, 확산시켜 형성할 수 있다. 또한, 상기 기판(101) 전면 상에는 실리콘 질화막 재질의 반사방지막(108)이 형성된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전계형 이종접합 태양전지의 제조방법을 설명하기로 한다. 도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전계형 이종접합 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이 제 1 도전형 예를 들어, n형의 결정질 실리콘 기판(101)을 준비한다. 그런 다음, 상기 기판(101)의 표면에 요철(102)이 형성되도록 텍스쳐링(texturing) 공정을 진행한다. 상기 텍스쳐링 공정은 광흡수를 극대화하기 위한 것이며, 습식 식각 또는 반응성 이온 식각(reactive ion etching) 등의 건식 식각 방법을 이용하여 진행할 수 있다.
텍스쳐링 공정이 완료된 상태에서, 확산공정을 실시하여 상기 n형 기판(101) 상부에 n형 반도체층(103)(n+)을 형성한다. 구체적으로, 챔버 내에 상기 실리콘 기판(101)(301)을 구비시키고 상기 챔버 내에 n형 불순물 이온을 포함하는 가스(예를 들어, POCl3)를 공급하여 인(P) 이온이 확산(diffusion)되도록 한다. 이를 통해, 상기 기판(101)의 상층부에 n형 반도체층(103)이 형성된다. 상술한 방법 이외에 n형 불순물 이온을 상기 기판(101) 상층부에 이온 주입(ion implanting)하여 n형 반도체층(103)을 형성할 수도 있다.
상기 기판(101) 상부에 n형 반도체층(103)이 형성된 상태에서, 도 2b에 도시한 바와 같이 상기 기판(101)의 후면 상에 비정질 실리콘 재질의 진성층(104)(intrinsic layer)을 적층한다. 상기 진성층(104)은 불순물 이온이 주입되지 않은 것으로서, 플라즈마 강화 화학기상증착법(PECVD, plasma enhanced chemical vapor deposition) 등을 이용하여 형성할 수 있다.
이와 같은 상태에서, 상기 진성층(104) 상에 p형 비정질 반도체층(106)(p)과 n형 비정질 반도체층(107)(n)을 형성한다. 구체적으로, 먼저 상기 진성층(104) 상에 비정질 실리콘층(105)을 적층한다. 그런 다음, 상기 비정질 실리콘층(105)으로부터 일정 이격된 위치에 p형 비정질 반도체층(106)이 형성될 부위의 비정질 실리콘층(105)을 선택적으로 노출시키는 새도우 마스크(120)를 위치시킨 다음, 노출된 비정질 실리콘층(105)에 p형 불순물 이온을 주입하여 p형 비정질 반도체층(106)을 형성한다. 이어, 도 2c에 도시한 바와 같이 상기 비정질 실리콘층(105)으로부터 일정 이격된 위치에 n형 비정질 반도체층(107)이 형성될 부위의 비정질 실리콘층(105)을 선택적으로 노출시키는 새도우 마스크(130)를 위치시킨 다음, 노출된 비정질 실리콘층(105)에 n형 불순물 이온을 주입하여 p형 비정질 반도체층(106)을 형성한다. 이와 같은 방법을 통해 p형 비정질 반도체층(106)과 n형 비정질 반도체층(107)을 교번, 배치되도록 형성할 수 있다. 최종적으로, 상기 p형 비정질 반도체층(106)과 n형 비정질 반도체층(107) 사이의 불순물 이온이 주입되지 않은 비정질 실리콘층(105)을 제거하면 p형 비정질 반도체층(106)과 n형 비정질 반도체층(107)의 형성공정은 완료된다.
상기 p형 비정질 반도체층(106)과 n형 비정질 반도체층(107)이 형성된 상태에서, 도 2d에 도시한 바와 같이 상기 기판(101)의 전면 상에 반사방지막(108)을 형성한다. 그런 다음, 상기 기판(101)의 후면 상에 도금용 마스크를 형성한다. 상기 도금용 마스크는 상기 p형 비정질 반도체층(106)과 n형 비정질 반도체층(107)이 구비된 영역을 선택적으로 노출시킨다.
이와 같은 상태에서, 도 2e에 도시한 바와 같이 전해 도금 또는 비전해 도금 방법을 통해 상기 p형 비정질 반도체층(106)과 n형 비정질 반도체층(107) 상에 시드층(109)을 형성한다. 이어, 상기 시드층(109) 상에 도금 공정을 통해 p 전극(110)과 n 전극(111)을 형성하면 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전계형 이종접합 태양전지의 제조방법은 완료된다. 이 때, 상기 시드층(109)과 전극은 도금 공정 이외에 물리기상증착법(physical vapor deposition)을 이용하여 형성할 수도 있다. 즉, 상기 기판(101) 후면 상에 시드층(109) 물질과 전극 물질을 스퍼터링(sputtering) 방법 등의 물리기상증착법을 통해 순차적으로 적층한 다음, 선택적으로 패터닝하여 시드층(109), p 전극(110) 및 n 전극(111)을 형성할 수 있다.
태양전지의 후면 상에 (+) 전극과 (-) 전극이 모두 구비됨에 따라 수광면적을 극대화할 수 있으며, 불순물 이온이 주입되지 않은 진성층이 구비됨으로 인해 캐리어의 재결합률을 최소화하여 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 제 1 도전형의 결정질 실리콘 기판;
    상기 기판의 상층부에 구비된 제 1 도전형의 반도체층;
    상기 기판 전면 상에 구비된 반사방지막;
    상기 기판 후면 상에 구비된 진성층;
    상기 진성층 상에 교번하여 반복 배치되는 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층; 및
    상기 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층 상에 각각 구비되는 제 1 도전형 전극과 제 2 도전형 전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 후면전계형 이종접합 태양전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 1 도전형 전극 사이, 상기 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 1 도전형 전극 사이에 각각 시드층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 후면전계형 이종접합 태양전지.
  3. 제 1 도전형의 결정질 실리콘 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판의 상층부에 제 1 도전형의 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 기판의 후면 상에 진성층을 형성하는 단계;
    상기 진성층 상에 교번, 배치되는 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층 상에 각각 제 1 도전형 전극과 제 2 도전형 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 후면전계형 이종접합 태양전지의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층을 형성하는 단계는,
    상기 진성층 상에 비정질 실리콘층을 적층하는 과정과,
    상기 비정질 실리콘층의 제 1 영역을 노출시키는 새도우 마스크를 이용하여 상기 비정질 실리콘층의 제 1 영역에 제 1 도전형의 불순물 이온을 주입하여 제 1 도전형의 비정질 반도체층을 형성하는 과정과,
    상기 비정질 실리콘층의 제 2 영역을 노출시키는 새도우 마스크를 이용하여 상기 비정질 실리콘층의 제 2 영역에 제 2 도전형의 불순물 이온을 주입하여 제 2 도전형의 비정질 반도체층을 형성하는 과정과,
    상기 제 1 도전형의 비정질 반도체층과 제 2 도전형의 비정질 반도체층 사이의 불순물 이온이 주입되지 않은 비정질 실리콘층을 제거하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 후면전계형 이종접합 태양전지의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 도전형 전극과 제 2 도전형 전극의 형성 전에,
    상기 p형 비정질 반도체층 및 n형 비정질 반도체층 상에 시드층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후면전계형 이종접합 태양전지의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 시드층, 제 1 도전형 전극 및 제 2 도전형 전극은 전해 도금 또는 비전해 도금 방법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 후면전계형 이종접합 태양전지의 제조방법.
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JP2012544395A JP2013513966A (ja) 2009-12-21 2010-12-17 裏面電界型のヘテロ接合太陽電池及びその製造方法
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014044933A2 (fr) 2012-09-24 2014-03-27 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Procédé de réalisation d'une cellule photovoltaïque à hétérojonction et cellule photovoltaïque ainsi obtenue
JPWO2013081104A1 (ja) * 2011-12-02 2015-04-27 三洋電機株式会社 太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽電池の製造方法
US9640699B2 (en) 2013-02-08 2017-05-02 International Business Machines Corporation Interdigitated back contact heterojunction photovoltaic device
US9859455B2 (en) 2013-02-08 2018-01-02 International Business Machines Corporation Interdigitated back contact heterojunction photovoltaic device with a floating junction front surface field

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11227961B2 (en) 2013-10-25 2022-01-18 Sharp Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device
US9401450B2 (en) * 2013-12-09 2016-07-26 Sunpower Corporation Solar cell emitter region fabrication using ion implantation
US9577134B2 (en) * 2013-12-09 2017-02-21 Sunpower Corporation Solar cell emitter region fabrication using self-aligned implant and cap
JP2015185743A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 シャープ株式会社 光電変換素子
US9231129B2 (en) 2014-03-28 2016-01-05 Sunpower Corporation Foil-based metallization of solar cells
US9263625B2 (en) * 2014-06-30 2016-02-16 Sunpower Corporation Solar cell emitter region fabrication using ion implantation
DE102014218948A1 (de) * 2014-09-19 2016-03-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Solarzelle mit einer amorphen Siliziumschicht und Verfahren zum Herstellen solch einer photovoltaischen Solarzelle
JP6689757B2 (ja) * 2015-01-16 2020-04-28 シャープ株式会社 光電変換素子、それを備えた太陽電池モジュールおよび太陽光発電システム
FR3042645B1 (fr) * 2015-10-16 2019-07-12 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de fabrication d'une cellule photovoltaique a heterojonction
FR3042646B1 (fr) * 2015-10-16 2019-07-12 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de fabrication d'une heterojontion pour cellule photovoltaique
JP2018046177A (ja) * 2016-09-15 2018-03-22 株式会社アルバック 太陽電池の製造方法
JP6778816B2 (ja) * 2017-03-29 2020-11-04 パナソニック株式会社 太陽電池セル及び太陽電池セルの製造方法
CN115548170B (zh) * 2022-10-27 2024-07-05 隆基绿能科技股份有限公司 Hbc太阳能电池及其制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003298078A (ja) * 2002-03-29 2003-10-17 Ebara Corp 光起電力素子
KR100852700B1 (ko) * 2002-04-03 2008-08-19 삼성에스디아이 주식회사 고효율 태양전지 및 그 제조 방법
CN100431177C (zh) * 2003-09-24 2008-11-05 三洋电机株式会社 光生伏打元件及其制造方法
KR101039997B1 (ko) * 2004-03-02 2011-06-09 엘지이노텍 주식회사 ｎ-ＺｎＯ/ｐ-ＧａＡｓ 이종접합 포토 다이오드 및 그제조방법
US20070023082A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Venkatesan Manivannan Compositionally-graded back contact photovoltaic devices and methods of fabricating such devices
US20070169808A1 (en) * 2006-01-26 2007-07-26 Kherani Nazir P Solar cell
US7737357B2 (en) * 2006-05-04 2010-06-15 Sunpower Corporation Solar cell having doped semiconductor heterojunction contacts
US20080000522A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 General Electric Company Photovoltaic device which includes all-back-contact configuration; and related processes
FR2906406B1 (fr) * 2006-09-26 2008-12-19 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation de cellule photovoltaique a heterojonction en face arriere.
US20080173347A1 (en) * 2007-01-23 2008-07-24 General Electric Company Method And Apparatus For A Semiconductor Structure
US20090139868A1 (en) * 2007-12-03 2009-06-04 Palo Alto Research Center Incorporated Method of Forming Conductive Lines and Similar Features
KR101000064B1 (ko) * 2007-12-18 2010-12-10 엘지전자 주식회사 이종접합 태양전지 및 그 제조방법
KR20090118333A (ko) * 2008-05-13 2009-11-18 삼성전자주식회사 태양전지 및 그 형성방법

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013081104A1 (ja) * 2011-12-02 2015-04-27 三洋電機株式会社 太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽電池の製造方法
WO2014044933A2 (fr) 2012-09-24 2014-03-27 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Procédé de réalisation d'une cellule photovoltaïque à hétérojonction et cellule photovoltaïque ainsi obtenue
US9478686B2 (en) 2012-09-24 2016-10-25 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Method for producing a photovoltaic cell having a heterojunction, and resulting photovoltaic cell
US9640699B2 (en) 2013-02-08 2017-05-02 International Business Machines Corporation Interdigitated back contact heterojunction photovoltaic device
US9859455B2 (en) 2013-02-08 2018-01-02 International Business Machines Corporation Interdigitated back contact heterojunction photovoltaic device with a floating junction front surface field
US9985167B2 (en) 2013-02-08 2018-05-29 International Business Machines Corporation Methods for forming an interdigitated back contact heterojunction photovoltaic device with a floating junction front surface field
US10043935B2 (en) * 2013-02-08 2018-08-07 International Business Machines Corporation Interdigitated back contact heterojunction photovoltaic device
US10756230B2 (en) 2013-02-08 2020-08-25 International Business Machines Corporation Methods for forming an interdigitated back contact heterojunction photovoltaic device with a floating junction front surface field

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